Rôle du climat et de la compétition interspécifique dans la limitation de l’aire d’invasion d’Ambrosia artemisiifolia en Europe de l’Ouest.

En cette période de changements globaux, les cas d’invasion biologiques se font de plus en plus nombreux. Cette thèse se propose d’étudier l’un de ces cas, l’augmentation de l’aire de répartition d’A. artemisiifolia ces dernières années. Avec pour hypothèse que l’aire d’invasion actuelle d’A. artemisiifolia dans le nord de l’Europe de l’Ouest soit limitée par des conditions climatiques défavorables ou/et à cause d’une compétition interspécifique importante.
L’objectif étant de répondre à 4 questions :
1) Le climat et/ou la compétition interspécifique locale font-ils varier les performances des individus dans les différentes zones d’introduction ?
2) Le climat permet-il aux nouvelles populations introduites dans les habitats agricoles de se maintenir ?
3) Quelle est l’importance de la variabilité morphologique des graines dans les zones d’invasion à climat rigoureux ?
4) Quelle est l’importance de l’effet de priorité lors de l’établissement de l’espèce au sein de communauté rudérale ?

Ce travail s’inscrit dans un effort global européen visant à comprendre les mécanismes pouvant jouer un rôle dans la limitation ou l’expansion de l’aire d’habitat d’A. artemisiifolia. Plusieurs zones d’études sont définies, elles concernent des territoires où la plante n’est pas encore naturalisée, où la plante est invasive et fortement représentée.

• La première partie de la thèse consiste donc à comparer les performances entre diverses populations d’A. artemisiifolia. Des mesures de performances (biomasse aérienne, nombre de graines, etc.) sont effectuées dans des zones documentées avec des stades d’invasions variables. L’hypothèse étant que les populations d’ambroisie dans les zones du nord ont atteint un état d’équilibre.
• La seconde partie a consisté à quantifier la variation de performances d’A. artemisiifolia à travers différents niveaux d’invasion en Europe de l’Ouest. Plusieurs fronts d’invasions d’intensités différentes sont testés, la performance des populations est évaluée par utilisation de pièges permettant la quantification de pollens. À partir de ces pièges, des cartes de densités polliniques sont réalisées et des niveaux d’invasions sont délimités. L’impact de compétitions interspécifiques est évalué par des modèles multivariés.
• La troisième étude consiste en un test d’équilibre de la distribution d’A. artemisiifolia dans la zone nord de l’aire d’invasion en Europe. De manière à vérifier si l’arrêt de l’expansion de l’espèce dans cette région s’explique par l’atteinte d’un état d’équilibre. Les expériences sont réalisées 250 km au nord de l’aire d’invasion actuelle, des graines sont récoltées et plantées dans un jardin expérimental. Plusieurs configurations sont testées, pour monitorer la performance des plantes, la hauteur et le diamètre de chaque individu sont mesurés, le biovolume est ainsi calculé, parallèlement des données climatiques sont récupérées. Des analyses multivariées ANOVA sont effectuées sur ces différents jeux de données.
• La quatrième étude consiste en l’évaluation des traits de la graine de la plante sur la performance des plantules. Pour ce faire, des graines sont récoltées et mesurées. Différents types de graines sont placés dans des pots avec des variations de température ambiantes. Les données récoltées sont ensuite analysées par des statistiques descriptives (ANOVA).
• La cinquième étude cherche à déterminer l’influence de l’effet de priorité sur la performance des plantes par rapport à d’autres espèces concurrentes. 7 espèces d’Asteraceae sont utilisées, les semences de ces espèces sont premièrement plantées dans des pots différents sous serre. Par la suite, des schémas de plantation en « cohorte » sont testés en faisant varier les espèces de plantes. La performance des plantes est ensuite mesurée, l’effet de priorité est évalué par la variation du nombre de fleurs par plantes par des analyses statistiques (Test de comparaison multiple de Turkey).
• Résultats généraux : L’hypothèse que l’aire d’invasion d’A. artemisiifolia est limitée dans la zone nord de l’Europe à cause d’un climat défavorable ou d’une compétition interspécifique trop importante a été rejetée. Et ce pour les divers habitats testés. Tout d’abord, car les graines d’A. artemisiifolia peuvent survivre dans les sols plusieurs années. Un effet limitant des températures du nord de Belgique sur la levée de la dormance des graines peut cependant être identifié, mais ne suffit pas à expliquer le phénomène. Il paraît donc improbable que le climat joue un rôle limitant la naturalisation et l’invasion par l’espèce en Belgique. De plus, les variations de température et phénomènes de compétitions avec d’autres espèces ne permettent pas d’identifier un impact sur la fécondité d’A. artemisiifolia. Les plantes produisent autant de pollens et de graines et semblent tout à fait capables de se reproduire dans ces zones froides. Aucune limite à la colonisation du nord de ces régions n’a donc été mise en évidence.

• La réalisation de certaines expériences en milieux contrôlés tels qu’une serre peut induire un biais environnemental non observable dans un environnement complètement naturel, comme le pH du sol, l’appauvrissement des sols par l’agriculture, etc. Le risque de passer à côté d’un facteur limitant la croissance des plantes indépendamment du climat est donc possible.

Cette thèse montre contrairement à son hypothèse de départ que l’invasion d’A. artemisiifolia dans le nord de l’Europe ne semble pas limitée par un climat local défavorable ou un phénomène de compétition interspécifique intense. L’espèce représente donc encore un risque d’invasion imminent du nord de l’Europe. Dans ce cas le climat, en tout cas les températures, l’ensoleillement et les précipitations, ne jouent pas un rôle important dans la structuration de la répartition d’A. artemisiifolia. Des études sur les mécanismes locaux indépendants du climat tels que l’activité humaine sont donc à évaluer.

• Les approches expérimentales et non mathématiques de cette thèse permettent une meilleure répétabilité des mesures et permettent d’effectuer des tests d’hypothèse en prenant en compte beaucoup de variables écologiques de l’espèce. En tout cas beaucoup plus que ce que permettrait un modèle, sans courir le risque de perdre en précision de prédiction. Elle complète bien les mécanismes étudiés par les autres articles de la controverse qui s’appuient essentiellement sur de la modélisation mathématique.
• Il serait intéressant de mener cette même étude dans d’autres pays du nord de l’Europe comme le Danemark, toutes les manipulations concernent essentiellement le nord de la Belgique.